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杭州地铁测量方案

杭州地铁1号线工程12、13号盾构

（湖滨站~风起站）

区间隧道盾构推进施工

测量方案

编制：

审核：

审定：

中铁十六局杭州地铁一号线12、13号盾构项目部

2010-4-08

一工程概况3

二.编制依据7

三．前期准备7

1.资料准备7

2.仪器检查7

3.建立平面控制网7

4.高程传递8

5.洞门圈及盾构基座放样9

6.盾构标志制作及程序编制10

四.盾构测量11

1．前期测量11

2．盾构日常测量11

3．后期竣工测量18

五.测量复核19

六.隧道内部沉降监测方案19

1.监测项目的设置19

2.沉降监测的高程控制19

3.沉降监测点的布置20

4.沉降监测的实施办法20

七.测量点的保护20

八.仪器配置21

九.人员配置21

十、安全施工22

一工程概况

1.1工程简述

湖滨站～龙翔桥站区间位于杭州市中心城区，区间沿延安路穿行，延安路为杭州市南北向的交通、旅游干道和商业街，道路两侧商厦林立、商业网点密集，沿线穿越众多建筑物，多处天桥桩基与区间隧道距离较近。

工程环境颇为复杂。

湖滨站～龙翔桥站区间隧道设计起止里程右线为K12+479.840~K13+473.948，区间长度约为：

1024.142m；左线为K12+479.796~K13+473.948，区间长度约为：

1050.164m，其中长链56.012m。

该区间最小曲率半径为300m，最大纵向坡度为28‰；于左线里程K12+949.898（右线K12+920.000）处设置联络通道一座（其中含泵站）。

1.2工程规模

1.2.1隧道工程

1.2.1.1工程规模

隧道内径Φ5500mm

隧道外径Φ6200mm

隧道长度总计：

2074.306m

1）轴线描述表1－1

序号

区间

长度（m）

平面线形

竖面线形

湖滨站

～龙翔桥站

左线

1050.164

最小R300m

最大坡度27.152‰

右线

1024.142

最小R300m

最大坡度-28‰

湖滨站～龙翔站

左线高程线路：

点号

设计里程

实际里程

中心高程

长度

坡度/曲线参数

K12+479.796

-10.386

K12+495.437

-10.417

-2‰

K12+564.563

-11.362

R=3000;2T=69.126；E0=0.199

K12+720.873

-15.266

-25.042‰

K12+775.978

-16.342

R=5000;2T=110.210；E0=0.304

K12+831.083

-16.811

-3‰

K12+930.598

-16.930

R=5000;2T=150.760；E0=0.568

K12+980.000

-16.768

+27.152‰

K13+055.380

-15.289

R=3000;2T=75.456；E0=0.237

K13+392.252

-5.326

+2‰

K13+429.980

-4.539

K13+467.728

-4.227

龙翔站

右线高程线路：

点号

设计里程

实际里程

中心高程

长度

坡度/曲线参数

K12+479.840

-10.386

-2‰

K12+491.000

-10.408

R=3000;2T=78；E0=0.254

K12+569.000

-11.578

-28‰

K12+687.500

-14.896

R=5000;2T=125；E0=0.391

K12+812.500

-16.834

-3‰

K12+904.622

-17.110

R=5000;2T=150.755；E0=0.568

K13+055.378

-15.289

+27.151‰

K13+392.273

-5.326

R=3000;2T=75.453；E0=0.237

K12+467.727

-4.227

+2‰

龙翔站

左线平面线路：

点位

设计里程

实际里程

长度（m）

方位角/曲线参数

X（m）

Y（m）

湖滨站

K12+479.796

1.227

K12+481.023

X=80267.4089

Y=79936.4026

A=88°6′58″

R=300

I1=45,I2=60Ts1=313.281Ts2=320.55

Ls=513.875

80270.0658

80204.6984

408.875

K12+889.898

80527.9020

79928.3450

旁通道

K12+945.970

K12+949.898

80587.7200

79924.0350

323.094

K13+272.992

80966.5640

79909.4080

K13+292.992

X=81007.6808

Y=79907.8205

A=1°47′4″

R=2000

I=20

Ts=41.147

Ls=82.289

80986.5480

79908.6030

42.289

K13+335.281

81028.7740

79906.3140

K13+355.281

81048.7280

79904.9530

20.448

K13+375.729

81069.1260

79903.5290

K13+395.729

X=81107.4414

Y=79900.8523

A=1°37′39.34″

R=2000

I=20

Ts=38.409

Ls=76.814

81089.0790

79902.1680

36.813

K13+432.542

81125.8360

79900.1250

K13+452.542

81145.8180

79899.2650

21.406

龙翔站

K13+473.948

K12+964.355,长链25.978m.K13+080.054,长链30、054mK13+452.542,短链0.020m

右线平面线路

点位

设计里程

实际里程

长度（m）

方位角/曲线参数

X（m）

Y（m）

湖滨站

K12+479.840

K12+462.002

X=80282.4744

Y=79947.8299

A=88°6′58″

R=300

I1=30,I2=60Ts1=305.7891Ts2=320.393

Ls=506.375

80284.5490

80223.6190

416.374

K12+878.376

80542.8110

79939.7780

旁通道

K12+920.000

K12+938.376

80602.629

79935.469

331.688

K13+270.064

80964.101

79921.512

K13+290.064

X=80994.8893

Y=79920.3233

A=0°57′14″

R=2500

I=20

Ts=30.811

Ls=61.621

80984.087

79920.767

21.621

K13+311.685

81005.698

79920.113

K13+331.685

81025.693

79919.647

48.237

K13+379.922

81073.919

79918.589

K13+399.922

X=81108.1438

Y=79917.8378

A=1°06′38.66″

R=2500

I=20

Ts=34.233

Ls=68.465

81093.913

79918.123

28.465

K13+428.387

81122.364

79917.223

K13+448.387

81142.348

79916.423

25.561

龙翔站

K13+473.948

本工程最大坡度-28‰，平曲线最小转弯半径300m

二.编制依据

1、杭州地铁1号线12、13号盾构标招投标文件

2、杭州地铁1号线12、13号盾构施工设计图纸

3、GB50308－2008《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》

三．前期准备

1.资料准备

对于甲方提供的控制点桩位应认真确认，并做好测量桩位交接手续，同时，还应对测量桩位进行复核，要熟悉设计单位提供的设计图纸，对相关数据应予复核，如有问题及时上报分公司。

2.仪器检查

在开工前应对即将使用的仪器进行检查，所有需计量的仪器都必须满足计量核定要求，如发现存在影响测量精度的问题，应及时上报，只有当确定仪器无问题时，才可使用。

3.建立平面控制网

为确保隧道顺利贯通,并满足工程施工及放样的需求，根据甲方提供的平面控制点进行加密，建立两井之间互相通视且直接可以到达端头井的平面控制点，组成区间隧道的平面控制网。

根据业主提供的平面控制点和井口控制点组成区间隧道平面控制网，按业主和监理的规定对该控制网进行定期复测，地上导线点的坐标互差≤±12mm，地下导线起始边（基线边）的方位角互差≤±16″，边长最大误差≤±8mm，地上高程点的高程互差≤±3mm，地下高程点的高程互差≤±5mm，经竖井悬挂钢尺传递高程的互差≤±3mm。

从ZC05-1制点和ZC08控制点分别引点至井口，此点作为井下施工导线直传的起始点。

观测时采用LeicaTCR802全站仪及配套棱镜，每站六测回，测回差≤8″（最大角与最小角差值）,2C差≤16″（正镜与倒镜差值），根据实际情况选用适当的控制点标志。

4.高程传递

按甲方提供的城市Ⅱ等水准点，在每个端头井的井上，井下建立固定水准点（整个施工期间不得破坏）根据国家城市Ⅲ等水准规范，水准尺双面读数，往返测量，定期与甲方提供的Ⅱ等水准点联测，以检核水准点是否有波动。

在高程传递上采用竖井钢尺悬挂，在井边悬挂鉴定过的钢尺，钢尺末端挂一定的重物，在井上与井下分别用水准仪对钢尺进行读数，观测时独立测三测回，每测回变动仪器的高度，同时应加入温度改正。

5.洞门圈及盾构基座放样

利用在井口的控制点用导线直传的方法，在井底设临时点位，以此点设站测洞门圈的横径和平面坐标，并求出洞门圈的平面中心坐标，计算洞门圈的平面偏差值。

利用高程传递至井底的临时水准点，测量洞门圈的圈底高程，圈顶高程，求出洞门圈直径和高程偏差值。

盾构基座的放样是很重要的，这关系到盾构出洞后轴线的控制，因此，在放样前应根据轴线的要求，与项目工程师商讨放样的具体要求并征得其认可。

在放样过程中，采用将洞门圈的中心和盾构基座的前后中心三点在同一竖直面上的方法安放基座，同时根据设计坡度和出洞后的盾构坡度，适当对盾构基座放坡。

安放时，基座平面位置根据事先计算的洞门圈中心，盾构基座前中心和盾构基座后中心的这三点的坐标，用仪器实测它们的值，计算这三点实测坐标值与理论值的偏差，逐步调整偏离值直至满足设计轴线要求。

高程位置，根据事先计算好的基座各主要点的高程，利用水准仪对其进行高程放样。

6.盾构标志制作及程序编制

盾构上的测量标志，根据工程的实际情况将盾构测量标志安装在盾构轴线上。

首先对盾构进行多次测量，求出盾构的轴线，然后在盾构轴线上选择合适的位置安装前后标志，前标、后标应有足够距离，（一般应超出1m），且前标距盾构切口距离越近越好，同时应保证与观测台有良好的通视条件，后标志通常为两个红色三角垂直对交的标志，前标志在大多数情况下为一有刻度的类似刻度尺的装置。

坡度板安装在盾构方便观测及不容易破坏的位置，垂球线长度≥1m。

在对盾构进行姿态监控时，在井下导线点上设测量台，该测量台与盾构机的位置关系事先已测定，而且其与盾构机内的前标志、后标志的位置关系也已测定，并以稳定的井下主要导线点为后视点，对盾构机内的前、后标志进行观测，同时，对安装在盾构机内的坡度板进行观测。

利用测量台测得的前标水平角，后标水平角，和推进的环号可算得盾构的切口与盾尾的坐标，再利用坐标转换公式求得盾构机的切口与盾尾与设计轴线的平面偏差值。

然后根据测量台测得的前标竖直角，前标刻度（竖直角位置），坡度和推进环号可算得盾构的切口与盾尾的高程，再与设计轴线的数据相比较即可得到盾构机高程的偏差。

在平面上转角的存在也对盾构平面姿态有一定的影响，但根据实际计算此影响很小，在工程实际中可忽略不计。

所有这些计算程序在盾构正式推进前都先编制好，并上报上级部门确认。

在施工期间必须经常对盾构及管片进行实测实算以配合施工，特别是在线型变化的地方，应及时掌握变化，求证程序的正确

四.盾构测量

1．前期测量

前期测量主要指从开始施工到隧道推进至200米左右的这段时间内，利用在井口设定的导线点以导线直传的方式将方位及坐标传递至井下，以指导推进。

导线直传以莱佧TCR802放样观测。

每站四测回,测回差≤8″（最大角与最小角差值）,2C差≤16″（正镜与倒镜差值）,往返测边，并以WILDT2仪器同精度复测，在井下设立导线点。

以该点为井下施工导线的起始点，建立为方便指导掘进的精度较低、边长较短的导线，在前期的推进中以该导线指导盾构的掘进。

2．盾构日常测量

盾构日常测量，主要指每日对盾构推进的三维变化观测，定期的几何定向和导线复测，以及井下高程测量工作。

1）.盾构日常测量

盾构日常测量主要是对盾构机每环推进的三维姿态进行测量同时测量已成形的管片姿态，对于盾构一般有七个原始数据：

（1）环号

（2）转角坡度

（3）后标水平角

（4）前标水平角

（5）竖直角位置

（6）竖直角（前标）

（7）千斤顶行程

根据这些原始数据利用事先编制的程序计算出盾构机切口及盾尾的平面与高程偏值以及盾构机的掘进里程，并报出报表。

由于盾构掘进时的设计轴线并非一直线，会遇到诸如竖曲线，缓和曲线和圆曲线这些曲线段的线路，计算这些线路时有其理论公式。

但在工程实际中往往根据实际情况，以及工程实际采用一些经验公式，或是利于计算的公式形式。

以下是计算时要用到的曲线计算公式：

竖曲线公式：

凹曲线:

凸曲线:

其中：

H：

曲线上任意一点高程

曲线上切点A处的高程

R：

曲线半径

l：

曲线上任一点至切点A的里程

P：

坡度

缓和曲线公式：

其中：

缓和曲线任意一点至ZH（或HZ）点的曲线距离

：

缓和曲线长度

R：

半径（圆）

e：

e值

实测点与圆曲线偏差计算公式：

此为在推进方向上左曲曲线的计算公式，在推进方向上右曲曲线的计算公式和上式相反

其中：

为实测点n的X,Y坐标

为圆曲线的圆心坐标

R为圆曲线半径

P为n点与圆曲线轴线的偏离值

除了对盾构的姿态进行测量外，还要对管片测量，根据对应环的盾构姿态及测得的管片与盾构的间隙变化，盾构采集管片左右两腰、左右管底及左右管顶的管片间隙，求出管片姿态（包括平面、高程偏差值，管片里程以及管片水平直径和竖直直径），并报出报表。

2）.几何定向

在施工中有一项很重要的工作就是以井上井下联系三角形几何定向方法控制平面，修正盾构推进的轴线。

在施工期间每个区间段依照具体情况进行若干次定向测量，一般第一次在推进50米处、200-300米处、500米处和距离贯通面大约150-200米左右分别进行定向，本工程拟定进行四次定向测量。

联系三角形定向是用三根钢丝来传递坐标和方位的，在具体实施时悬挂三根钢丝，在平面上钢丝绳与井上、井下的观测台组成两个直伸三角形。

侧面示意图如下：

图3定向测量示意图

在布设时使三角形长短边之比值应至少大于2.5倍，而a:

b则不应大于1.5倍，同时

点也不宜离仪器过近。

三角形中

角应小于2°，同时，钢丝绳末端悬挂垂球，为防止钢丝绳晃动影响观测，将垂球浸在盛满油的油桶内，并且垂球不得与油桶接触。

观测时井上、井下联接角及联系三角形观测要求以WILDT2同时进行,TCA-1800（莱佧）往返测边，测角要求9测回，归零观测、测回差≤8″（最大角与最小角差值），2C差≤12″（正镜与倒镜差值），归零差≤6″，测边要求正倒境各四次，观测平均值比较差应小于3mm。

联系三角形边长采用鉴定过的钢尺量测，每次独立测量三次，这三个数据间比较差≤3mm，并记录井上与井下的温度，计算钢尺改正。

以上测量数据分为两组，每组数据包括一个井上方位、四个连接角、五条边长。

计算时将角度与边长进行平差计算，求得井下方位与井下控制点坐标。

然后，再对另一组数据进行如上计算，求得的方位与坐标与第一组的进行检核，以确保不出现差错。

在几何定向的同时应该对于井下主要导线进行复核。

在井下布置用以控制隧道的平面偏差的测量导线，它主要分为井下主要导线和井下施工导线，井下施工导线精度较低、边长较短作为一般工作导线，井下主要导线是作为施工首级控制，用来准确指导掘进方向的边长较长、精度较高的导线，应与每次几何定向配合同步进行井下导线复测，重新计算导线点，并将定向所得的方位传至隧道内，修正施工导线的偏差。

观测时仪器应采取强制对中，其测量规范采用与井上放样测量相同的规定。

3）.高程测量

盾构施工中高程控制也是很重要的一点，高程控制通过在井下建立水准路线来控制盾构轴线的高程情况。

井下水准分为施工水准路线和控制水准路线，施工水准路线依施工的具体情况而定，控制水准路线布设长度宜在100m左右，在隧道管片上设点，应注意不被破坏，井下水准测量采用II等水准测量。

井上、井下水准及高程传递的复测在施工期间至少各进行二次。

4）.提高贯通精度的方法

影响贯通精度的主要是横向贯通误差，主要包括地面控制测量中误差mβ1，联系测量中误差mβ2，地下贯通导线测量中误差mβ3，盾构姿态测量中误差mβ4线，接收井洞门中心坐标测量中误差mβ5五个部分，即：

总贯通误差MQ2=mβ12+mβ22+mβ32+mβ42+mβ52

由上式可看出，为了减少横向贯通误差，必须采取如下测量措施：

1）提高联系测量基准边的精度，即减小mβ2的值。

如采用强制对中标志，尽可能拉长联系测量基准边的距离，用联系三角形定向时应尽可能按照联系三角形的最佳形状进行布设，并根据每次测量情况取平均值，对联系测量的方案进行多研究，多实践，定向边精度每提高1″，将极大提高贯通精度。

2）提高地下贯通导线测量精度，即减小mβ3的值。

测量时尽可能的拉长观测边长，减少测站数量，合理布点，避免因仪器、视线不佳、短边等影响观测精度，所有控制点采用强制对中标志。

3）提高盾构姿态测量精度，即减小mβ4的值。

盾构姿态测量精度包括盾构零位测量误差和盾构施工姿态测量误差，其中零位测量误差影响因素较少，数值固定，而盾构姿态测量误差在采用导向系统或优化观测方法的情况下可以较大幅度的减小。

4）提高接收井洞门中心坐标测量精度，即减小mβ5的值。

在盾构进洞前复核控制网，用最新的测量成果作为依据来测量洞门中心的实际偏差，来作为最终盾构进洞的依据。

5）.精度估算

下面根据本区间隧道的实际情况，结合我项目使用的方法和设备，分析最终的贯通精度。

1、地面控制测量中误差mβ1

业主移交的首级平面控制网满足二等平面控制网精度，控制点点位相对误差小于+10mm，所以假定mβ1为+10mm。

2、联系测量中误差mβ2

本区间的联系测量起始基线边假定为200米，多次联系测量的基线边方位角均值中误差为测角+2″，区间隧道长度为1600米，则联系测量引起的横向贯通误差为：

+（2×1600000/206265）=18mm。

3、地下贯通导线测量中误差mβ3

根据本区间的线型，假定地下控制导线点设站n=10，平均边长S=200米，考虑隧道内观测条件差，故一般测角误差估算为1″，则隧道最远施工单导线终点n的横向误差估算公式为：

=18mm

4、盾构姿态测量中误差mβ4

根据自动导向系统的精度，盾构零位测量的固定点位中误差为+10mm，姿态测量的+10mm，两者总计假定为：

+20mm。

5、接收井洞门中心测量中误差mβ5

接收井洞门中心坐标为从地面控制网直接传递至井下得到，或者用联系测量方法传递至井下得到，坐标中误差为+10mm。

另外，设各项误差相互独立，根据各项误差对横向贯通精度的不同影响，采取不等精度分配原则，计算出影响横向贯通误差的各种测量误差的中误差，来得到横向贯通误差。

即MQ=（mβ12+mβ22+mβ32+mβ42+mβ52）1/2=35.3mm

可见，如果严格采用上述测量设备和方法，多复核，多检查，可以保证隧道最终的横向贯通误差小于50mm的贯通限差要求，确保隧道顺利贯通。

3．后期竣工测量

隧道贯通后，要移交足够数量的合格控制点，其中曲线要素点、直线段150m、曲线通视情况不小于60m须设立一个导线点（中线点），水准点每120m需设立一个。

根据惯例对已成隧道进行竣工测量，一般每5环一点。

测出三维坐标报出偏值，届时应与甲方商量以确定具体事宜。

五.测量复核

由于测量的重要性，及特殊性，对于每日的盾构报表和管片报表都应进行检查，复核，如发现有问题应及时上报有关部门，另外，在线路线型变化的地方，尤其要注意变化情况。

对于井上和井下的测量导线要定期行换人复测，条件允许时可进行换人换仪器复测。

同时，应利用公司的盾构测量计算软件定期对盾构报表进行复核，真正做到数据的正确，可靠。

六.隧道内部沉降监测方案

1.监测项目的设置

在盾构法隧道施工的过程中，隧道内部可能产生沉降。

为随时了解隧道的沉降情况，保证隧道的施工质量，确保隧道后期的设备安装，对隧道内部进行布点监测。

2.沉降监测的高程控制

沉降监测利用在井口的高程点作为高程起始点，采用绝对高程，随隧道的推进，监测路线向隧道内部延伸，通过左右两条隧道与起始点连成水准闭合路线。

3.沉降监测点的布置

用冲击钻在隧道管片落地耳朵打入道钉，每五环管片布

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